大直径泥水平衡盾构气垫压力平衡控制系统

（中铁工程装备集团有限公司，河南 郑州 450016）

盾构是隧道开挖的主要装备，根据地层及适应性不同，可分为很多种类。目前对于越江跨海或复杂地层的隧道，大多采用混合式泥水盾构。根据泥水平衡方式的差别，泥水平衡盾构可分为直排式泥水盾构和气垫式泥水盾构两种类型，即为我们常见两种直接型控制型和间接控制型泥水盾构[1]。其中直排式泥水盾构通过进排浆泵来实现泥水处理，通过调节进、排泥泵的流量来控制泥水舱的开挖面的支护压力。气垫式泥水盾构采用泥水仓和气仓舱形式，盾构气垫舱上部分充以压缩空气，在同一接触面上气液具有相同的压力，开挖面的支护压力可以通过调整气垫舱的压力来实现控制。由于直排式泥水盾构被控对象的非线性等特性，这种泥水平衡系统压力波动较大。气垫式泥水盾构在掘进过程中，及时补偿气垫舱中压缩空气的压力，就可以快速补偿开挖面支护压力的变化。一般情况下直接控制型要求支护压力变化控制在±10kPa 以内，而间接控制型要求支护压力变化控制在±5kPa 以内[2]。这也说明气垫式泥水平衡盾构在压力平衡系统中更具有优势。

大直径泥水平衡盾构不同于常规直径或者小直径盾构，开挖断面大、埋深深、支护压力高，施工距离长，因此开挖面的稳定性是至关重要的。宋蕴璞等在分析工作原理基础上，建立泥水平衡盾构开挖系统控制模型，系统仿真了各种影响开挖面压力平衡的影响因素，为泥水盾构施工提供了理论依据[3～6]。……